Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть III. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КАМЕРНЫХ ВЫРАБОТОК

 

 

Проведение камер обычно осуществляют с применением буровзрывной технологии.

При выборе оборудования для бурения шпуров, погрузки и транспортировки горной массы необходимо учитывать конфигурацию выработок и камер, для которых характерны следующие особенности:

•          большинство транспортных выработок имеют ограниченную протяженность и криволинейность в плане;

•          камеры имеют малую протяженность и относительно близкое расположение между собой;

•          в околоствольном дворе имеется большое число пересечений и сопряжений выработок;

•          выработки имеют различные площади сечения.

Эти особенности вызывают необходимость по-иному подходить к выбору проходческого оборудования, машин и механизмов для удаления горной массы из забоя и дальнейшей ее транспортировки по сравнению с обычной практикой при проведении протяженных горизонтальных выработок.

Для обеспечения эффективной работы при проведении камер следует отказаться от бурильного и погрузочного оборудования, перемещающегося по рельсовым путям, и применять самоходное оборудование на пневмоколесном ходу. Там же, где не удается придерживаться этой рекомендации, приходится использовать самоходные бурильные и погрузочные машины на рельсовом пути.

Важное значение при выборе машин и механизмов имеет то, в какой стадии находятся горные работы в околоствольном комплексе горных выработок.

В начале строительства околоствольного комплекса горных выработок следует выбирать наиболее маневренное и менее уязвимое при ведении взрывных работ горнопроходческое оборудование.

Разрушение породы. В настоящее время наиболее прогрессивным способом проходки горных выработок является комбайновый. Этот способ применяется в определенных горно-геологических и технологических условиях. Ограничением для применения этого способа являются относительно невысокая прочность и абразивность горных пород. Обязательное условие для применения — наличие технологического отхода большой протяженности.

В большинстве бассейнов, где выработки околоствольного двора проходят, как правило, по породным забоям различной крепости и абразивное, основным способом проходки, как уже было сказано, является буровзрывной. Порядок определения параметров буровзрывных работ (типа и расхода ВВ, глубины, количества, диаметров и расположения шпуров) может быть аналогичным определению параметров БВР при проведении протяженных выработок по породе.

 

 

При проходке выработок буровзрывным способом важное значение имеет правильный выбор комплекта горнопроходческого оборудования. При выборе отечественного и зарубежного оборудования можно воспользоваться данными отраслевого каталога и каталога проходческого оборудования зарубежных фирм.

В настоящее время при сооружении технологических отходов и камер небольшой длины там, где не могут быть применены бурильные установки (выработки, примыкающие к основным выработкам под прямым углом, и выработки с углом наклона более 8°), часто используют перфораторы. Бурение шпуров производят перфораторами с пневмоподдержками, электро- и пневмосверлами. В выработках высотой более 2,5 м бурение верхних шпуров ручным инструментом ведут с подмостей.

Ручными перфораторами бурят шпуры диаметром 32—40 мм (ПП36В), 40-46 мм (ПП54В, ПП54ВБ, ПП63В). Глубина шпуров — до 4 м.

Телескопические перфораторы (ПТ-29, ПТ-36, ПТ-45, ПТ-4, ПТ-45ЛП) предназначены для бурения шпуров глубиной до 15 м при проходке восстающих выработок и для крепления анкерной крепью.

Колонковые перфораторы (КЦМ-4, КС-50) применяют для бурения шпуров и скважин диаметром 40-85 мм и глубиной до 40 м.

Бурильные установки позволяют полностью механизировать процесс бурения шпуров. Установки смонтированы на колесно-рельсовом ходу, гусеничном или пневмоходу, их оборудуют одной или двумя бурильными машинами. В породах с / < 8 применяют вращательные бурильные установки, а в крепких породах с/< 16 — универсальные установки БУЭ-1м, БУЭ-3, БКГ-2, а также вращательно-ударные установки БУ-1, БУР-2, СБУ-2м и 1СБУ-2К с пневмоприводом. В породах с/< 20 используются установки, оснащенные перфораторами СБК-2Н и 2УБН-2П.

Погрузка и транспорт породы. При проведении камер для погрузки  и доставки  породы могут быть приняты два варианта:

•          с использованием самоходных погрузочных машин и доставки породы из забоя с помощью аккумуляторных электровозов, скребковых конвейеров и скреперных погрузчиков;

•          с использованием погрузочно-доставочных машин с грузонесущим кузовом (бункером) или грузонесущим ковшом.

При первом варианте используют погрузочные машины с рабочим органом периодического действия (ковшовые, для погрузки породы с / > 10) и непрерывного действия в виде загребающих лап. Погрузочные машины типа ППМ, как правило, на колесно-рельсовом ходу, с ковшовым рабочим органом имеют нижний захват горной массы. Машины с боковой разгрузкой ковша типа МПК-3 и погрузочные машины непрерывного действия типа ПНБ выпускают на гусеничном ходу.

Погрузочные машины типа ПНБ по сравнению с машинами периодического действия имеют хорошую маневренность, неограниченный фронт погрузки. Они могут быть применены в наклонных выработках с углом наклона при проходке снизу вверх до 8°, сверху вниз — до 18°.

Скреперные погрузчики рекомендуется использовать в случаях, когда невозможно или неудобно применять машину типа ПНБ (выработки небольшой протяженности, примыкающие к основным выработкам под прямым углом, например: камера ожидания, медпункт, преобразовательная и др.). При проходке наклонных вентиляционных выработок склада ВМ и зарядной, а также водотрубного ходка с углом наклона 20—30° из забоя взорванную породу по стальным листам (решеткам) спускают вниз, где ее грузят машиной ПНБ в вагонетки.

Практика проведения камер, особенно на рудниках, показала высокую эффективность применения погрузочно-доставочных машин, работающих на пневмо- и электроэнергии. При применении таких машин на их производительность существенное влияние оказывает дальность транспортировки породы от забоя выработки до бункера.

Транспортирование горной массы проводят в несколько этапов. На первом этапе до проходки малого транспортного кольца (входная ветвь клетевого ствола, ходок для целей строительства и грузовая ветвь скипового ствола) откатку вагонов производят с использованием малоэффективных транспортных средств — маневровых лебедок, что, безусловно, оказывает влияние на скорость проходки. На втором этапе до замыкания большого транспортного кольца откатку вагонеток производят электровозами в сочетании с маневровыми лебедками. В этом случае лебедки транспортируют вагонетки по ходку, предназначенному для целей строительства, и на закруглениях, а электровозы — во всех остальных выработках. Формирование составов порожних и груженых вагонов осуществляют в ближайшей двухпутной выработке или камере, оборудованной стрелочными переводами или съездами. Обмен вагонеток в призабойной зоне происходит с помощью перекатных роликовых платформ. В двухпутных выработках загрузку вагонов производят попеременно (то на одном, то на другом пути) с откаткой состава груженых и доставкой состава порожних вагонеток электровозом. До замыкания большого транспортного кольца зарядку аккумуляторных батарей осуществляют на земной поверхности, а замену батарей — в сопряжении клетевого ствола. В дальнейшем, до ввода в действие постоянной зарядной камеры, зарядку батарей производят во временной зарядной, размещенной в камере проборазделочной.

В камерах небольшой протяженности, примыкающих к основным выработкам (камере ожидания, медпункте и др.), транспортирование горной массы производят скребковыми конвейерами с последующей перегрузкой в вагонетки, располагаемые в примыкающих выработках.

Потребность в парке вагонеток и электровозов определяют в каждом конкретном случае в зависимости от развития горных работ.

Крепление. В процессе погрузки и транспортировки горной массы из забоя камеры устанавливают временную крепь. В качестве временной крепи применяют анкерную или металлическую податливую арочную крепь. Использование анкерной крепи предпочтительнее. При выборе типа анкеров следует применять железобетонные или полимерные анкеры. Эти типы анкеров обеспечивают их закрепление в породе на всю длину, создают условия возможного упрочнения трещиноватых пород и исключают потерю прочности из-за коррозии металла. Временная анкерная крепь может быть в зависимости от устойчивости пересекаемых пород усилена за счет увеличения плотности анкеров, а также дополнительным применением арматурной сетки или слоя набрызгбетона. Обычная плотность анкеров составляет 1-1,2 анкера на 1 м2 поверхности свода выработки при длине анкеров в пределах 1,7-2,5 м. Диаметр металлического стержня анкера — 19-20 мм. Анкеры изготавливают также из стали периодического профиля класса AIII-AIV с диаметром 18-22 мм. Бурение шпуров для анкеров можно осуществлять с помощью передвижной бурильной машины.

При использовании анкерной крепи как постоянной для ее усиления целесообразно после взрывания шпуров и оборки кровли наносить слой набрызгбетона на периметр выработки толщиной 3—5 см. При производстве работ по нанесению набрызгбетона используют машины типа БМ-60.

Эти машины располагают в одной из камер околоствольного двора, откуда по материальному трубопроводу заготовленную смесь подают к забою сооружаемой выработки. Одновременно с нанесением набрызгбетона на его поверхностный слой укладывают (при наличии контурного взрывания) и закрепляют с помощью штырей металлическую сетку. После упрочнения породы набрызгбетоном производят установку анкеров и далее на металлическую сетку дополнительно наносят набрызгбе-тон с толщиной слоя 10-15 см. Такая конструкция крепи выработок может быть принята в породах типа песчаника и песчанистого сланца с крупнослоистой структурой прочностью 50-70 МПа. В менее устойчивых породах с большей склонностью к вывалам можно дополнительно устанавливать металлическую податливую арку из спецпрофиля СВП через 1 м с усилением внутренней оболочки набрызгбетона толщиной 15-20 см.

Наряду с использованием в качестве постоянной комбинированной крепи из анкеров и набрызгбетона также возможно применение крепи из монолитного бетона, металлобетона и железобетона. Применение монолитной бетонной крепи при сооружении камер менее целесообразно, так как они имеют большое количество различных сечений, сопряжений и пересечений, что при применении монолитной бетонной крепи вызовет необходимость иметь различные формы опалубок, а это усложнит работы по креплению.

Металлобетонная крепь требует большого расхода металла на каркасы, которые обычно изготовляют из двутавровых балок № 18-27. Для выработок площадью сечения в свету 11 —12 м2 и шагом крепи 1 м расход металла на каркас из балок № 18 достигает 230-300 кг/м. Металлические каркасы устанавливают непосредственно под породу, причем растянутая зона бетона — заполнителя в крепи обычно не армирована, что приводит к вывалам бетона; каркасы разрезают бетонное заполнение на отдельные элементы и при малом сцеплении бетона с металлом практически исключается их совместная работа; холодное гнутье двутавровых балок малыми радиусами приводит к перенапряжениям в структуре металла, в результате чего часто наблюдается скручивание металлических каркасов.

На практике при креплений выработок металлобетоном имеют место значительные деформации крепи, вызывающие большие затраты по ремонту выработок.

Для механизации возведения монолитной бетонной крепи используют различные машины и комплексы. В шахтном строительстве часто применяют комплекс бетоноукладочный БУКЗ.У5, предназначенный для укладки бетонной смеси за опалубку из обычных шахтных вагонеток или прямой загрузки из трубопровода. Для доставки готовой бетонной смеси к месту бетонирования и укладки ее за опалубку используют также бетоноукладчик пневматический ПБ2.

Вспомогательные работы. Вентиляцию забоев проходимых камер осуществляют за счет сквозной струи общешахтной вентиляции и вентиляторами местного проветривания. Целесообразно по мере развития горных работ развивать сеть выработок, проветриваемых струей обще-шахтной вентиляции.

Тупиковые выработки проветривают вентиляторами местного проветривания. Расчет вентиляции обычный: по количеству одновременно взрываемого ВВ, числу работающих людей, минимальной скорости движения воздуха и тепловому режиму. Обычно для проветривания применяют вентиляторы СВМ-6М2 или ВМ-6. В выработках площадью поперечного сечения 24 м2 и более применяют два вентилятора, работающих по параллельной схеме. При длине тупиковой выработки до 60 м и в выработках небольшого (до 7 м2) поперечного сечения длиной до 80 м применяют вентиляторы ВМ-4. Для подачи воздуха в забое применяют гибкие ставы труб диаметром 0,5-0,6 м. Вентиляторы необходимо устанавливать на свежей струе воздуха на расстоянии 15 м от выработок, по которым перемещается загазованный воздух.

Водоотлив при строительстве камер осуществляют с помощью временных насосных установок, которые монтируют в сопряжении клетевого ствола или на горизонте чистки зумпфа. В зависимости от ожидаемого притока монтируют два или три насоса типа ЦНС с тем, чтобы суточный водоприток был откачан за 16 ч. Из забоев вода поступает к стволу самотеком по водоотливным канавкам, имеющим уклон к стволу. Вода собирается в зумпфе, откуда насосом по ставу труб ее перекачивают на поверхность. После монтажа оборудования постоянной насосной станции водоотлив производят с помощью этой станции.

Сжатый воздух к забоям подают по ставам труб диаметром 150 мм и редко больше. На каждом разветвлении устанавливают задвижку и патрубок с вентилем для подключения манометра. Непосредственно к механизмам в забое сжатый воздух подают по шлангам от воздухораспределителя.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация